Obiettivi formativi
Il corso si propone di fornire agli studenti le basi teoriche e le linee guida generali per il riconoscimento e l’identificazione strutturale di composti organici mediante analisi ed interpretazione dei dati spettroscopici (IR, UV, NMR e Massa). Enfasi particolare verrà data all’analisi di spettri 1H- e 13C-NMR.
Contenuti dell'insegnamento
- Spettroscopia Ultravioletta e Visibile (UV-VIS). Spettroscopia Infrarossa (IR). Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (NMR). Spettroscopia 13C-NMR. Spettroscopia NMR di correlazione Spettrometria di Massa (MS).
Programma esteso
- Introduzione sui principi generali sulle tecniche di indagine chimica strutturale. Interazione energia radiante-materia. Lo spettro elettromagnetico, fenomeni di assorbimento e di emissione, stato eccitato e stato fondamentale. Spettroscopia di emissione e di assorbimento.
- Spettroscopia Ultravioletta e Visibile (UV-VIS). Transizioni elettroniche e assorbimento nell'UV e visibile. Livelli energetici elettronici, vibrazionali e rotazionali. Lo spettrofotometro UV-Visibile. Livelli energetici, orbitali molecolari e transizioni elettroniche in alcheni isolati, in polieni coniugati, in composti carbonilici e carbonilici α,β insaturi, nel benzene e in composti aromatici policiclici. Effetti dei sostituenti sulle transizioni elettroniche.
- Spettroscopia Infrarossa (IR). Concetti teorici fondamentali. Energia e frequenza vibrazionale in molecole biatomiche e poliatomiche. Vibrazioni di stiramento e di piegamento. Classificazioni delle bande di assorbimento. Interpretazione degli spettri IR delle principali classi di composti organici.
- Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (NMR). Proprietà magnetiche dei nuclei atomici. Transizioni di spin nucleare e loro energia. Spettrometria NMR ad impulsi con trasformata di Fourier. Sistema di riferimento rotante. Lo spostamento chimico. Fattori che provocano la variazione del chemical shift. Molteplicità del segnale. Origine dello splitting. Accoppiamento geminale e vicinale. Accoppiamenti "long range". Equivalenza chimica e magnetica. Protoni enantiotopici e diastereotopici. Spettri di primo e di secondo ordine. Sistemi di spin con due o tre costanti di accoppiamento. Chiralità e reagenti di shift NMR.
- Spettroscopia 13C-NMR. Introduzione, spettri disaccoppiati, spostamenti chimici, spettri DEPT.
- Spettroscopia NMR di correlazione Introduzione. Teoria. 1H-1H COSY. 1H-1H NOESY. 1H-13C HETCOR.
- Spettrometria di Massa (MS). Introduzione e teoria. Sorgenti ionica a impatto elettronico, a ionizzazione chimica, FAB, Electrospray e MALDI. Analizzatore a settore magnetico, a quadrupolo, a tempo di volo. Potere risolutivo. Picco molecolare, picchi isotopici, picco base. Principali meccanismi di frammentazioni e riarrangiamenti caratteristici delle principali classi di composti organici: idrocarburi, alcoli, eteri, ammine, aldeidi e chetoni, esteri, acidi e anidridi, ammidi, alogeno derivati.
Esercitazioni in aula sotto forma di problemi sulla interpretazione di spettri IR, UV, NMR e di Massa di composti organici a struttura incognita.
Bibliografia
R. M. SILVERSTEIN, F. WEBSTER, "Identificazione Spettroscopica di Composti Organici", Casa Editrice Ambrosiana, Milano.
Modalità verifica apprendimento
L’esame finale sarà una prova scritta e orale. Lo studente dovrà dimostrare di aver compreso, e di essere in grado di utilizzare, i concetti fondamentali di ogni argomento.
